JP2008282912A - Manufacturing method for solar battery element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a solar battery element that shortens a manufacturing time and facilitates manufacturing of the solar battery element. <P>SOLUTION: The solar battery element is manufactured by: forming microirregularities 2 on the surface of a silicon wafer 1; diffusing an impurity in the part of silicon wafer 1 where the microirregularities 2 are formed to form a diffusion layer 8 on the silicon wafer 1; forming a diffusion layer mask 9 on part of the diffusion layer 8; etching the diffusion layer 8 to reduce its thickness while leaving the part covered with the diffusion layer mask 9 intact, which forms the part of diffusion layer 8 left intact with the diffusion layer mask 9 into a first diffusion layer 4 and the part of the diffusion layer 8 reduced in thickness into a second diffusion layer 5; removing the diffusion layer mask 9; and forming an electrode 3 on the part where the diffusion layer mask 9 is removed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、太陽電池素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a solar cell element.

従来、微細な凹凸を有する粗面をｐ型シリコン基板の表面に形成し、粗面の所定の部分に電極を設けた太陽電池素子が知られている。この従来の太陽電池素子では、ｐ型シリコン基板による光の反射が粗面により抑えられるので、ｐ型シリコン基板が光を効果的に取り入れることができ、光から電気への変換効率の向上を図ることができる。また、ｐ型シリコン基板の粗面の電極が設けられた部分には、ｎ型高濃度拡散領域が形成されている。また、ｐ型シリコン基板の粗面の電極以外の部分には、ｎ型低濃度拡散領域が形成されている。ｎ型高濃度拡散領域では、不純物が高濃度で拡散されており、電気抵抗が低くなっている。ｎ型低濃度拡散領域では、不純物が低濃度で拡散されており、太陽電池素子が受ける光によって分離した電子及び正孔の再結合が抑えられる。従って、電子の収集効率の向上を図ることができる。   Conventionally, there is known a solar cell element in which a rough surface having fine irregularities is formed on the surface of a p-type silicon substrate, and an electrode is provided on a predetermined portion of the rough surface. In this conventional solar cell element, since reflection of light by the p-type silicon substrate is suppressed by the rough surface, the p-type silicon substrate can take in light effectively, and the conversion efficiency from light to electricity is improved. be able to. Further, an n-type high concentration diffusion region is formed in a portion of the p-type silicon substrate where the rough surface electrode is provided. An n-type low concentration diffusion region is formed in a portion other than the rough surface electrode of the p-type silicon substrate. In the n-type high concentration diffusion region, impurities are diffused at a high concentration, and the electrical resistance is low. In the n-type low concentration diffusion region, impurities are diffused at a low concentration, and recombination of electrons and holes separated by light received by the solar cell element is suppressed. Therefore, it is possible to improve the electron collection efficiency.

この従来の太陽電池素子は、以下の手順で製造される。即ち、ｐ型シリコン基板の表面に不純物を拡散してｎ型高濃度拡散層を形成した後、電極が設けられる部分にレジストでマスキングする。この後、レジストによりマスキングされた部分を残してエッチングによりｎ型高濃度拡散層を除去する。これにより、ｎ型高濃度拡散層の残された部分がｎ型高濃度拡散領域とされるとともに、基板の表面に微細な凹凸が形成され、基板に粗面が形成される。この後、レジストを除去し、不純物を再度拡散して基板の粗面にｎ型低濃度拡散領域を形成する。この後、ｎ型高濃度拡散領域上に電極を形成する（例えば、特許文献１参照）。   This conventional solar cell element is manufactured by the following procedure. That is, after an impurity is diffused on the surface of the p-type silicon substrate to form an n-type high concentration diffusion layer, the portion where the electrode is provided is masked with a resist. Thereafter, the n-type high concentration diffusion layer is removed by etching while leaving a portion masked by the resist. As a result, the remaining portion of the n-type high concentration diffusion layer is used as an n-type high concentration diffusion region, fine irregularities are formed on the surface of the substrate, and a rough surface is formed on the substrate. Thereafter, the resist is removed, and the impurity is diffused again to form an n-type low concentration diffusion region on the rough surface of the substrate. Thereafter, an electrode is formed on the n-type high concentration diffusion region (see, for example, Patent Document 1).

特開２００３−１９７９３２号公報JP 2003-197932 A

しかし、ｎ型高濃度拡散領域及びｎ型低濃度拡散領域は、いずれも不純物を拡散する拡散工程により個別に形成されるので、それぞれの拡散領域を形成するために、複数回の拡散工程を行わなければならない。拡散工程は長時間を要する工程であるので、拡散工程の回数が複数回になると、太陽電池素子を製造するための製造時間が長時間化してしまう。   However, since both the n-type high concentration diffusion region and the n-type low concentration diffusion region are individually formed by the diffusion step of diffusing impurities, a plurality of diffusion steps are performed in order to form each diffusion region. There must be. Since the diffusion process is a process that requires a long time, if the number of diffusion processes is a plurality of times, the manufacturing time for manufacturing the solar cell element becomes longer.

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、製造時間を短くすることができ、製造を容易にすることができる太陽電池素子の製造方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can provide a method for manufacturing a solar cell element that can shorten the manufacturing time and facilitate the manufacturing. Objective.

この発明に係る太陽電池素子の製造方法は、基板の表面に微小凹凸を形成する凹凸形成工程、基板の微小凹凸が形成された部分に不純物を拡散することにより、基板に拡散層を形成する拡散工程、拡散層上の一部に拡散層用マスクを設ける拡散層マスク工程、拡散層用マスクが重ねられた部分を残して上記拡散層の厚さをエッチングで薄くすることにより、拡散層用マスクによって残された拡散層の部分を第１の拡散領域とし、拡散層の厚さが薄くされた部分を第２の拡散領域とする拡散領域形成工程、拡散層用マスクを除去する拡散層マスク除去工程、及び拡散層用マスクを除去した部分に電極を形成する電極形成工程を備えている。   The method for manufacturing a solar cell element according to the present invention includes an unevenness forming step for forming minute unevenness on a surface of a substrate, diffusion for forming a diffusion layer on a substrate by diffusing impurities into a portion of the substrate where the minute unevenness is formed A diffusion layer mask step in which a diffusion layer mask is provided on a part of the diffusion layer, and the diffusion layer mask is thinned by etching while leaving a portion where the diffusion layer mask is overlaid; A diffusion region forming step in which a portion of the diffusion layer left by the step is used as a first diffusion region, and a portion where the thickness of the diffusion layer is reduced is a second diffusion region; diffusion layer mask removal for removing the diffusion layer mask And an electrode forming step of forming an electrode in the portion where the diffusion layer mask is removed.

この発明に係る太陽電池素子の製造方法では、拡散層用マスクが重ねられた部分を残して拡散層の厚さをエッチングで薄くすることにより、拡散層用マスクによって残された拡散層の部分を第１の拡散領域とし、拡散層の厚さが薄くされた部分を第２の拡散領域とする拡散領域形成工程を有しているので、２種類の拡散領域を形成するために基板に不純物を拡散させる拡散工程の回数を１回にすることができる。即ち、長時間を要する拡散工程の回数を減らすことができるので、太陽電池素子の製造時間の短縮化を図ることができ、太陽電池素子の製造を容易にすることができる。   In the method of manufacturing a solar cell element according to the present invention, the diffusion layer portion left by the diffusion layer mask is reduced by etching to reduce the thickness of the diffusion layer while leaving the portion where the diffusion layer mask is overlaid. Since the first diffusion region has a diffusion region forming step in which the portion where the thickness of the diffusion layer is reduced is the second diffusion region, impurities are added to the substrate in order to form two types of diffusion regions. The number of diffusion steps to be diffused can be reduced to one. That is, since the number of diffusion steps that require a long time can be reduced, the manufacturing time of the solar cell element can be shortened, and the manufacturing of the solar cell element can be facilitated.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による太陽電池素子を示す断面図である。図において、ｐ型の単結晶あるいは多結晶の基板であるシリコンウェハ１の表面には、複数の微小凹凸２が形成された粗面が設けられている。これにより、シリコンウェハ１の受光面積が大きくなり、光の反射率が抑えられる。 Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a solar cell element according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the surface of a silicon wafer 1 which is a p-type single crystal or polycrystalline substrate is provided with a rough surface on which a plurality of minute irregularities 2 are formed. Thereby, the light receiving area of the silicon wafer 1 is increased, and the light reflectance is suppressed.

粗面上には、所定のパターン形状に形成された表面電極３が設けられている。即ち、表面電極３は、粗面上の一部に設けられている。表面電極３は、太陽電池素子が受ける光によって分離した電子を収集する。微小凹凸２の表面電極３が設けられた表面（部分）には、第１のｎ型拡散領域４が形成されている。また、微小凹凸２の表面電極３以外の表面（部分）には、第２のｎ型拡散領域５が形成されている。   A surface electrode 3 formed in a predetermined pattern shape is provided on the rough surface. That is, the surface electrode 3 is provided on a part of the rough surface. The surface electrode 3 collects electrons separated by light received by the solar cell element. A first n-type diffusion region 4 is formed on the surface (part) on which the surface electrode 3 of the minute irregularities 2 is provided. A second n-type diffusion region 5 is formed on the surface (part) other than the surface electrode 3 of the micro unevenness 2.

第１のｎ型拡散領域４及び第２のｎ型拡散領域５は、シリコンウェハ１に不純物が高濃度で拡散されることにより形成された領域である。また、第１のｎ型拡散領域４及び第２のｎ型拡散領域５の不純物の各濃度は、互いに同一となっている。さらに、第２のｎ型拡散領域５の厚さは、第１のｎ型拡散領域４の厚さよりも薄くなっている。従って、第２のｎ型拡散領域５の電気抵抗は、第１のｎ型拡散領域４の電気抵抗よりも高くなっている。これにより、電気抵抗の低い第１のｎ型拡散領域４に表面電極３が形成されているので、表面電極３による電子の収集効率の向上が図られる。また、第２のｎ型拡散領域５では、第１のｎ型拡散領域４よりも不純物量が少ないので、太陽電池素子が受ける光によって分離した電子及び正孔の再結合が抑えられ、光から電子への変換効率の向上が図られる。   The first n-type diffusion region 4 and the second n-type diffusion region 5 are regions formed by diffusing impurities in the silicon wafer 1 at a high concentration. Further, the impurity concentrations of the first n-type diffusion region 4 and the second n-type diffusion region 5 are the same. Further, the thickness of the second n-type diffusion region 5 is thinner than the thickness of the first n-type diffusion region 4. Therefore, the electrical resistance of the second n-type diffusion region 5 is higher than the electrical resistance of the first n-type diffusion region 4. Thereby, since the surface electrode 3 is formed in the first n-type diffusion region 4 having a low electric resistance, the electron collection efficiency by the surface electrode 3 can be improved. In addition, since the second n-type diffusion region 5 has a smaller amount of impurities than the first n-type diffusion region 4, recombination of electrons and holes separated by the light received by the solar cell element is suppressed, and light is emitted from the light. The conversion efficiency to electrons can be improved.

シリコンウェハ１の粗面上には、太陽電池素子が受ける光の反射率を抑える反射防止膜６が形成されている。反射防止膜６は、第２のｎ型拡散領域５上に形成されている。また、シリコンウェハ１の裏面のほぼ全面には、裏面電極７が形成されている。   An antireflection film 6 is formed on the rough surface of the silicon wafer 1 to suppress the reflectance of light received by the solar cell element. The antireflection film 6 is formed on the second n-type diffusion region 5. A back electrode 7 is formed on almost the entire back surface of the silicon wafer 1.

次に、製造方法について説明する。図２は、図１の太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図である。図に示すように、まず、シリコンウェハ１をフッ化水素や純水で洗浄した後、エッチングによりシリコンウェハ１の表面に微小凹凸２を形成し、シリコンウェハ１に粗面を形成する（図２（ａ））。この例では、アルカリ溶液ＮａＯＨとイソプロピルアルコールとの混合溶液にシリコンウェハ１を浸し、微小凹凸２の高さが１０μｍになるまでウェットエッチングを行う（凹凸形成工程）。   Next, a manufacturing method will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the solar cell element of FIG. As shown in the figure, first, the silicon wafer 1 is washed with hydrogen fluoride or pure water, and then fine irregularities 2 are formed on the surface of the silicon wafer 1 by etching to form a rough surface on the silicon wafer 1 (FIG. 2). (A)). In this example, the silicon wafer 1 is immersed in a mixed solution of an alkaline solution NaOH and isopropyl alcohol, and wet etching is performed until the height of the fine unevenness 2 becomes 10 μm (irregularity forming step).

この後、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス中にシリコンウェハ１を配置し、シリコンウェハ１に対して気相拡散法により高温で熱拡散させることにより、微小凹凸２の表面全体にｎ型高濃度拡散層８を形成する（図２（ｂ））。このとき、熱拡散は高濃度で行う。ガス中のリン（不純物）濃度は、オキシ塩化リンガスの濃度、雰囲気温度及び加熱時間により制御される。なお、この例では、ｎ型高濃度拡散層８の厚さが０．２〜０．３μｍとされる（拡散工程）。 After that, the silicon wafer 1 is placed in phosphorus oxychloride (POCl 3 ) gas, and the silicon wafer 1 is thermally diffused at a high temperature by a vapor phase diffusion method, so that the entire surface of the fine irregularities 2 has a high n-type concentration. A diffusion layer 8 is formed (FIG. 2B). At this time, thermal diffusion is performed at a high concentration. The concentration of phosphorus (impurities) in the gas is controlled by the concentration of phosphorus oxychloride gas, the ambient temperature, and the heating time. In this example, the thickness of the n-type high concentration diffusion layer 8 is set to 0.2 to 0.3 μm (diffusion process).

この後、シリコンウェハ１の粗面上の一部（表面電極３のパターン形状に対応する所定の範囲）に拡散層用マスク９を形成する（図２（ｃ））。拡散層用マスク９の材料は、アルカリあるいは酸に対する耐性があり、かつマスク除去処理が容易な材料が選択される。拡散層用マスク９の材料としては、例えば銅や鉄、アルミニウム等の金属錯体や、粒径の小さい金属のナノ金属ペースト等が挙げられる。なお、金属錯体は、金属原子を中心として周囲に配位子が結合した構造を持つ化合物である。   Thereafter, a diffusion layer mask 9 is formed on a part of the rough surface of the silicon wafer 1 (a predetermined range corresponding to the pattern shape of the surface electrode 3) (FIG. 2C). The material of the diffusion layer mask 9 is selected from materials that are resistant to alkali or acid and that can be easily removed. Examples of the material of the diffusion layer mask 9 include metal complexes such as copper, iron, and aluminum, and metal nano-metal pastes having a small particle diameter. A metal complex is a compound having a structure in which a ligand is bonded around a metal atom as a center.

この例では、拡散層用マスク９の材料として銅錯体である銅フタロシアニンを選択している。また、拡散層用マスク９の形成は、以下のようにして行う。
即ち、印刷装置やディスペンサ、インクジェット装置等により、シリコンウェハ１の粗面上の所定の範囲に銅フタロシアニンを塗布する。このとき、銅フタロシアニンの塗布を行う範囲は、表面電極３のパターン形状の範囲よりも広くする。例えば、表面電極３の幅が１００μｍとされる場合には、銅フタロシアニンの塗布を行う範囲の幅を１５０μｍとする。この後、シリコンウェハ１を１２０℃で１０分乾燥させた後、４００℃で熱処理する。この結果、厚さが０．２μｍの薄い酸化銅の拡散層用マスク９がシリコンウェハ１の粗面に形成された（拡散層マスク工程）。 In this example, copper phthalocyanine, which is a copper complex, is selected as the material for the diffusion layer mask 9. The diffusion layer mask 9 is formed as follows.
That is, copper phthalocyanine is applied to a predetermined range on the rough surface of the silicon wafer 1 by a printing device, a dispenser, an ink jet device, or the like. At this time, the range in which copper phthalocyanine is applied is wider than the pattern shape range of the surface electrode 3. For example, when the width of the surface electrode 3 is 100 μm, the width of the range in which copper phthalocyanine is applied is 150 μm. Thereafter, the silicon wafer 1 is dried at 120 ° C. for 10 minutes and then heat-treated at 400 ° C. As a result, a thin copper oxide diffusion layer mask 9 having a thickness of 0.2 μm was formed on the rough surface of the silicon wafer 1 (diffusion layer mask process).

この後、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ溶液によりシリコンウェハ１のウェットエッチングを行い、拡散層用マスク９が重ねられた部分を残してｎ型高濃度拡散層８の厚さを薄くする。これにより、拡散層用マスク９によって残されたｎ型高濃度拡散層８の部分が第１のｎ型拡散領域４となり、ｎ型高濃度拡散層８の厚さが薄くなった部分が第２のｎ型拡散領域５となる（図２（ｄ））。ｎ型高濃度拡散層８に対してウェットエッチングを行う量の調整は、アルカリ溶液に浸す時間を調整することにより行われる（拡散領域形成工程）。   Thereafter, wet etching of the silicon wafer 1 is performed with an alkali solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, and the thickness of the n-type high concentration diffusion layer 8 is reduced leaving a portion where the diffusion layer mask 9 is overlaid. . As a result, the portion of the n-type high concentration diffusion layer 8 left by the diffusion layer mask 9 becomes the first n-type diffusion region 4, and the portion where the thickness of the n-type high concentration diffusion layer 8 is reduced is the second. N-type diffusion region 5 (FIG. 2D). The amount of wet etching performed on the n-type high concentration diffusion layer 8 is adjusted by adjusting the time of immersion in an alkaline solution (diffusion region forming step).

この後、シリコンウェハ１の粗面から拡散層用マスク９を除去する（図２（ｅ））。拡散層用マスク９の除去は、シリコンウェハ１の拡散層用マスク９が形成された部分を硫酸や硝酸、フッ酸等の酸に浸すことにより行う。この例では、シリコンウェハ１の拡散層用マスク９が形成された部分を５重量％のフッ酸中に１５秒間浸すことにより、拡散層用マスク９が容易に除去される（拡散層マスク除去工程）。   Thereafter, the diffusion layer mask 9 is removed from the rough surface of the silicon wafer 1 (FIG. 2E). The diffusion layer mask 9 is removed by immersing the portion of the silicon wafer 1 where the diffusion layer mask 9 is formed in an acid such as sulfuric acid, nitric acid, or hydrofluoric acid. In this example, the diffusion layer mask 9 is easily removed by immersing the portion of the silicon wafer 1 where the diffusion layer mask 9 is formed in 5 wt% hydrofluoric acid for 15 seconds (diffusion layer mask removing step). ).

この後、シリコンウェハ１の粗面上に反射防止膜６を形成する（図２（ｆ））。反射防止膜６の材料としては、例えばシリコン窒化膜等が用いられる。   Thereafter, an antireflection film 6 is formed on the rough surface of the silicon wafer 1 (FIG. 2 (f)). As a material of the antireflection film 6, for example, a silicon nitride film or the like is used.

この後、反射防止膜６上に、拡散層用マスク９を除去した部分に合わせて銀ペースト（金属ペースト）１０をスクリーン印刷法により形成した後、１２０℃で１０分間乾燥する。この例では、ピッチ２０ｍｍで配置された幅１００μｍの範囲に銀ペースト１０を形成する。この後、シリコンウェハ１の裏面のほぼ全面に、２０μｍの厚さのアルミペースト（金属ペースト）１１をスクリーン印刷法により形成した後、１２０℃で１０分間乾燥する（図２（ｇ））。   Thereafter, a silver paste (metal paste) 10 is formed on the antireflection film 6 by screen printing in accordance with the portion from which the diffusion layer mask 9 has been removed, and then dried at 120 ° C. for 10 minutes. In this example, the silver paste 10 is formed in a range of a width of 100 μm arranged at a pitch of 20 mm. Thereafter, an aluminum paste (metal paste) 11 having a thickness of 20 μm is formed on almost the entire back surface of the silicon wafer 1 by screen printing, and then dried at 120 ° C. for 10 minutes (FIG. 2G).

この後、銀ペースト１０及びアルミペースト１１が形成されたシリコンウェハ１を８００℃の高温で焼成することにより、銀ペースト１０を表面電極３とし、アルミペースト１１を裏面電極７とする。このとき、銀ペースト１０と粗面との間に介在する反射防止膜６が焼成により溶け、焼成後には、表面電極３が粗面上に形成される。これにより、拡散層用マスク９を除去した部分に表面電極３が形成され、シリコンウェハ１の裏面に裏面電極７が形成される（電極形成工程）。このようにして、太陽電池素子が製造される。   Thereafter, the silicon wafer 1 on which the silver paste 10 and the aluminum paste 11 are formed is baked at a high temperature of 800 ° C., whereby the silver paste 10 is used as the front electrode 3 and the aluminum paste 11 is used as the back electrode 7. At this time, the antireflection film 6 interposed between the silver paste 10 and the rough surface is melted by baking, and after baking, the surface electrode 3 is formed on the rough surface. Thereby, the surface electrode 3 is formed in the part which removed the mask 9 for diffusion layers, and the back surface electrode 7 is formed in the back surface of the silicon wafer 1 (electrode formation process). Thus, a solar cell element is manufactured.

完成した太陽電池素子の性能を太陽光シミュレータにより測定したところ、光から電子への変換効率が従来に比べて０．２５％向上した。   When the performance of the completed solar cell element was measured by a solar simulator, the conversion efficiency from light to electrons was improved by 0.25% compared to the conventional case.

このような太陽電池素子の製造方法では、拡散層用マスク９が重ねられた部分を残してｎ型高濃度拡散層８の厚さをエッチングで薄くすることにより、拡散層用マスク９によって残されたｎ型高濃度拡散層８の部分を第１のｎ型拡散領域４とし、ｎ型高濃度拡散層８の厚さが薄くされた部分を第２のｎ型拡散領域５とする拡散領域形成工程を有しているので、２種類の拡散領域４，５を形成するためにシリコンウェハ１に不純物を拡散させる拡散工程の回数を１回にすることができる。即ち、長時間を要する拡散工程の回数を減らすことができるので、太陽電池素子の製造時間の短縮化を図ることができ、太陽電池素子の製造を容易にすることができる。   In such a method of manufacturing a solar cell element, the thickness of the n-type high concentration diffusion layer 8 is reduced by etching while leaving the portion where the diffusion layer mask 9 is overlapped, so that it is left by the diffusion layer mask 9. Diffusion region formation in which the n-type high concentration diffusion layer 8 is the first n-type diffusion region 4 and the n-type high concentration diffusion layer 8 is thinned is the second n-type diffusion region 5. Since the steps are included, the number of diffusion steps for diffusing impurities in the silicon wafer 1 in order to form the two types of diffusion regions 4 and 5 can be reduced to one. That is, since the number of diffusion steps that require a long time can be reduced, the manufacturing time of the solar cell element can be shortened, and the manufacturing of the solar cell element can be facilitated.

また、拡散層用マスク９は、金属錯体により構成されているので、ｎ型高濃度拡散層８のエッチングをアルカリ溶液により行うときに拡散層用マスク９のシリコンウェハ１からの剥離の防止を図ることができ、しかも拡散層用マスク９を硫酸等により容易に除去することができる。これにより、太陽電池素子の製造をさらに容易にすることができる。   Further, since the diffusion layer mask 9 is made of a metal complex, the diffusion layer mask 9 is prevented from being peeled off from the silicon wafer 1 when the n-type high concentration diffusion layer 8 is etched with an alkaline solution. In addition, the diffusion layer mask 9 can be easily removed with sulfuric acid or the like. Thereby, manufacture of a solar cell element can be made still easier.

また、拡散層マスク工程では、拡散層用マスク９がスクリーン印刷法によりｎ型高濃度拡散層８上に設けられるので、拡散層用マスク９をｎ型高濃度拡散層８上に容易に形成することができる。   In the diffusion layer mask process, since the diffusion layer mask 9 is provided on the n-type high concentration diffusion layer 8 by screen printing, the diffusion layer mask 9 is easily formed on the n type high concentration diffusion layer 8. be able to.

なお、上記の例では、凹凸形成工程における微小凹凸２の形成がウェットエッチングにより行われるようになっているが、ドライエッチングにより微小凹凸２を形成するようにしてもよい。ドライエッチングとしては、例えばＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等が挙げられる。このようにすれば、シリコン結晶の面方位によらず微小凹凸２を均一に形成することができ、また微小凹凸２の高さをさらに小さくすることができる。従って、微小凹凸２の高さは、例えば１〜３μｍの高さにすることができる。   In the example described above, the formation of the fine unevenness 2 in the unevenness forming step is performed by wet etching, but the fine unevenness 2 may be formed by dry etching. Examples of dry etching include RIE (reactive ion etching). In this way, the minute irregularities 2 can be formed uniformly regardless of the plane orientation of the silicon crystal, and the height of the minute irregularities 2 can be further reduced. Therefore, the height of the minute irregularities 2 can be set to, for example, 1 to 3 μm.

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による太陽電池素子を示す断面図である。図において、シリコンウェハ１の表面には、複数の微小凹凸２が形成された粗面が所定の範囲を残して設けられている。所定の範囲には、平面２１が設けられている。所定のパターン形状に形成された表面電極３は、平面２１上に設けられている。他の構成は実施の形態１と同様である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a solar cell element according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, a rough surface on which a plurality of minute irregularities 2 are formed is provided on the surface of a silicon wafer 1 leaving a predetermined range. A plane 21 is provided in the predetermined range. The surface electrode 3 formed in a predetermined pattern shape is provided on the flat surface 21. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、製造方法について説明する。図４は、図３の太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図である。図に示すように、まず、シリコンウェハ１をフッ化水素や純水で洗浄した後、シリコンウェハ１上の一部（表面電極３のパターン形状に対応する所定の範囲）に基板用マスク２２を形成する（図４（ａ））。基板用マスク２２は、金属錯体により構成されている。基板用マスク２２の形成は、上記実施の形態１における拡散層用マスク９の形成と同様の方法により行う（基板マスク工程）。   Next, a manufacturing method will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing the solar cell element of FIG. As shown in the figure, first, after cleaning the silicon wafer 1 with hydrogen fluoride or pure water, a substrate mask 22 is formed on a part of the silicon wafer 1 (a predetermined range corresponding to the pattern shape of the surface electrode 3). Form (FIG. 4A). The substrate mask 22 is made of a metal complex. The substrate mask 22 is formed by the same method as the formation of the diffusion layer mask 9 in the first embodiment (substrate mask process).

この後、基板用マスク２２が重ねられた部分を残してシリコンウェハ１の表面に微小凹凸２を形成し、シリコンウェハ１に粗面を形成する（図４（ｂ））。微小凹凸２の形成は、上記実施の形態１における微小凹凸２の形成と同様の方法により行う（凹凸形成工程）。   Thereafter, the minute irregularities 2 are formed on the surface of the silicon wafer 1 while leaving the portion on which the substrate mask 22 is overlapped, and a rough surface is formed on the silicon wafer 1 (FIG. 4B). The formation of the minute unevenness 2 is performed by the same method as the formation of the minute unevenness 2 in the first embodiment (irregularity forming step).

この後、基板用マスク２２をシリコンウェハ１から除去する（図４（ｃ））。基板用マスク２２の除去は、上記実施の形態１における拡散層用マスク９の除去と同様の方法により行う。これにより、基板用マスク２２が除去された部分が平面２１として残される（基板マスク除去工程）。   Thereafter, the substrate mask 22 is removed from the silicon wafer 1 (FIG. 4C). The removal of the substrate mask 22 is performed by the same method as the removal of the diffusion layer mask 9 in the first embodiment. As a result, the portion from which the substrate mask 22 has been removed remains as the flat surface 21 (substrate mask removal step).

この後、微小凹凸２の表面全体と平面２１とにｎ型高濃度拡散層を形成する。即ち、シリコンウェハ１の微小凹凸が形成された部分と、基板用マスク２２を除去した部分とにｎ型高濃度拡散層を形成する。ｎ型高濃度拡散層の形成は、上記実施の形態１におけるｎ型高濃度拡散層８の形成と同様の方法により行う（拡散工程）。   After that, an n-type high concentration diffusion layer is formed on the entire surface of the fine irregularities 2 and the flat surface 21. That is, an n-type high-concentration diffusion layer is formed on the portion of the silicon wafer 1 where the fine irregularities are formed and on the portion where the substrate mask 22 is removed. The n-type high concentration diffusion layer is formed by the same method as the formation of the n-type high concentration diffusion layer 8 in the first embodiment (diffusion process).

この後、所定の範囲に設けられている平面２１に拡散層用マスク９を実施の形態１と同様にして形成する（拡散層マスク工程）。この後の手順は、実施の形態１と同様である。   Thereafter, the diffusion layer mask 9 is formed on the plane 21 provided in a predetermined range in the same manner as in the first embodiment (diffusion layer mask process). The subsequent procedure is the same as in the first embodiment.

このような太陽電池素子の製造方法では、シリコンウェハ１上の所定の範囲に基板用マスク２２を形成し、基板用マスク２２によって重ねられた部分を残して微小凹凸２を形成した後、基板用マスク２２を除去するので、シリコンウェハ１上に所定のパターン形状の平面２１を設けることができる。従って、平面２１上に表面電極３を設けることができる。   In such a method for manufacturing a solar cell element, a substrate mask 22 is formed in a predetermined range on the silicon wafer 1, and after forming the micro unevenness 2 leaving a portion overlapped by the substrate mask 22, the substrate mask is used. Since the mask 22 is removed, the plane 21 having a predetermined pattern shape can be provided on the silicon wafer 1. Therefore, the surface electrode 3 can be provided on the flat surface 21.

ここで、表面電極３を微小凹凸２上に形成する場合には、表面電極３となる銀ペーストが粗面上に滲んで広がってしまう。この結果、受光面積が減少し、発電量が下がることとなる。これに対して、表面電極３を平面２１上に形成する場合には、銀ペーストが滲んで広がることを抑制することができるので、受光面積の減少を抑制することができる。例えば、１００μｍ幅の銀ペーストをスクリーン印刷法により微小凹凸２上に塗布すると、平均１２０μｍ程度にまで銀ペーストの幅が広がってしまうが、１００μｍ幅の銀ペーストをスクリーン印刷法により平面２１上に塗布すると、銀ペーストの幅の広がりが平均１１０μｍ程度に抑制される。このことから、太陽電池素子の光から電子への変換効率の向上をさらに図ることができる。   Here, when the surface electrode 3 is formed on the fine irregularities 2, the silver paste that becomes the surface electrode 3 spreads and spreads on the rough surface. As a result, the light receiving area is reduced and the amount of power generation is reduced. On the other hand, when the surface electrode 3 is formed on the flat surface 21, it is possible to suppress the silver paste from spreading and spreading, and thus it is possible to suppress a decrease in the light receiving area. For example, when a silver paste having a width of 100 μm is applied onto the fine irregularities 2 by the screen printing method, the width of the silver paste increases to an average of about 120 μm, but the silver paste having a width of 100 μm is applied on the flat surface 21 by the screen printing method. Then, the breadth of the silver paste is suppressed to an average of about 110 μm. From this, it is possible to further improve the conversion efficiency from light to electrons of the solar cell element.

また、微小凹凸２が形成された粗面と、平面２１との区別が容易であるので、拡散層用マスク９を形成する位置や表面電極３を形成する位置を容易に特定することができる。従って、太陽電子素子の製造をさらに容易にすることができる。   In addition, since it is easy to distinguish between the rough surface on which the minute unevenness 2 is formed and the flat surface 21, the position where the diffusion layer mask 9 is formed and the position where the surface electrode 3 is formed can be easily specified. Therefore, the manufacture of the solar electronic device can be further facilitated.

この発明の実施の形態１による太陽電池素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell element by Embodiment 1 of this invention. 図１の太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図であり、図２（ａ）はシリコンウェハに微小凹凸を形成した状態を示す図、図２（ｂ）は微小凹凸にｎ型高濃度拡散層を形成した状態を示す図、図２（ｃ）はｎ型高濃度拡散層上の所定の範囲に拡散層用マスクを形成した状態を示す図、図２（ｄ）はｎ型高濃度拡散層の一部を除去して第１及び第２のｎ型拡散領域を形成した状態を示す図、図２（ｅ）は拡散層用マスクを除去した状態を示す図、図２（ｆ）は第１及び第２のｎ型拡散領域上に反射防止膜を設けた状態を示す図、図２（ｇ）は第１のｎ型拡散領域上に表面電極を形成した状態を示す図である。2A and 2B are cross-sectional views for explaining a method for manufacturing the solar cell element of FIG. 1, in which FIG. 2A shows a state in which minute irregularities are formed on a silicon wafer, and FIG. FIG. 2C is a diagram showing a state in which a concentration diffusion layer is formed, FIG. 2C is a diagram showing a state in which a diffusion layer mask is formed in a predetermined range on the n-type high concentration diffusion layer, and FIG. The figure which shows the state which removed a part of density | concentration diffusion layer, and formed the 1st and 2nd n type diffused region, FIG.2 (e) is a figure which shows the state which removed the mask for diffusion layers, FIG.2 (f) ) Is a diagram showing a state in which an antireflection film is provided on the first and second n-type diffusion regions, and FIG. 2G is a diagram showing a state in which surface electrodes are formed on the first n-type diffusion region. is there. この発明の実施の形態２による太陽電池素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the solar cell element by Embodiment 2 of this invention. 図３の太陽電池素子の製造方法を説明するための断面図であり、図４（ａ）はシリコンウェハ上の所定の範囲に基板用マスクを形成した状態を示す図、図４（ｂ）は基板用マスクを残してシリコンウェハの表面に微小凹凸を形成した状態を示す図、図４（ｃ）は基板用マスクを除去した状態を示す図である。4A and 4B are cross-sectional views for explaining a method of manufacturing the solar cell element of FIG. 3, in which FIG. 4A shows a state in which a substrate mask is formed in a predetermined range on a silicon wafer, and FIG. FIG. 4C is a diagram showing a state where minute irregularities are formed on the surface of the silicon wafer while leaving the substrate mask, and FIG. 4C is a diagram showing a state where the substrate mask is removed.

符号の説明Explanation of symbols

１ シリコンウェハ（基板）、２ 微小凹凸、３ 表面電極、４ 第１のｎ型拡散領域、５ 第２のｎ型拡散領域、８ ｎ型高濃度拡散層、９ 拡散層用マスク、２２ 基板用マスク。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer (substrate), 2 Micro unevenness, 3 Surface electrode, 1st n-type diffusion area, 5 2nd n-type diffusion area, 8 n-type high concentration diffusion layer, 9 Diffusion layer mask, 22 For substrate mask.

Claims (4)

基板の表面に微小凹凸を形成する凹凸形成工程、
上記基板の上記微小凹凸が形成された部分に不純物を拡散することにより、上記基板に拡散層を形成する拡散工程、
上記拡散層上の一部に拡散層用マスクを設ける拡散層マスク工程、
上記拡散層用マスクが重ねられた部分を残して上記拡散層の厚さをエッチングで薄くすることにより、上記拡散層用マスクによって残された上記拡散層の部分を第１の拡散領域とし、上記拡散層の厚さが薄くされた部分を第２の拡散領域とする拡散領域形成工程、
上記拡散層用マスクを除去する拡散層マスク除去工程、及び
上記拡散層用マスクを除去した部分に電極を形成する電極形成工程
を備えていることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。 Concavity and convexity forming process for forming minute irregularities on the surface of the substrate
A diffusion step of forming a diffusion layer on the substrate by diffusing impurities into a portion of the substrate where the micro unevenness is formed;
A diffusion layer mask step of providing a diffusion layer mask on a part of the diffusion layer;
The thickness of the diffusion layer is reduced by etching while leaving the portion where the mask for the diffusion layer is overlaid, thereby making the portion of the diffusion layer left by the mask for the diffusion layer a first diffusion region, A diffusion region forming step in which a portion where the thickness of the diffusion layer is reduced is a second diffusion region;
A method for producing a solar cell element, comprising: a diffusion layer mask removing step for removing the diffusion layer mask; and an electrode forming step for forming an electrode at a portion where the diffusion layer mask is removed. 上記拡散層用マスクは、金属錯体により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池素子の製造方法。   The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein the diffusion layer mask is made of a metal complex. 上記拡散層マスク工程では、上記拡散層用マスクがスクリーン印刷法により上記拡散層上に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池素子の製造方法。   3. The method for manufacturing a solar cell element according to claim 1, wherein in the diffusion layer mask step, the diffusion layer mask is provided on the diffusion layer by a screen printing method. 基板上の一部に基板用マスクを形成する基板マスク工程、
上記基板用マスクが重ねられた部分を残して上記基板の表面に微小凹凸を形成する凹凸形成工程、
上記基板用マスクを除去する基板マスク除去工程、
上記基板の上記微小凹凸が形成された部分と、上記基板用マスクを除去した部分とに不純物を拡散することにより、上記基板に拡散層を形成する拡散工程、
上記拡散工程の後、上記基板用マスクを除去した部分に拡散層用マスクを設ける拡散層マスク工程、
上記拡散層用マスクが重ねられた部分を残して上記拡散層の厚さをエッチングで薄くすることにより、上記拡散層用マスクによって残された上記拡散層の部分を第１の拡散領域とし、上記拡散層の厚さが薄くされた部分を第２の拡散領域とする拡散領域形成工程、
上記拡散層用マスクを除去する拡散層マスク除去工程、及び
上記拡散層用マスクを除去した部分に電極を形成する電極形成工程
を備えていることを特徴とする太陽電池素子の製造方法。 A substrate mask process for forming a substrate mask on a portion of the substrate;
An unevenness forming step for forming minute unevenness on the surface of the substrate leaving a portion on which the substrate mask is overlapped,
A substrate mask removing step for removing the substrate mask;
A diffusion step of forming a diffusion layer on the substrate by diffusing impurities into a portion of the substrate where the micro unevenness is formed and a portion where the substrate mask is removed;
After the diffusion step, a diffusion layer mask step of providing a diffusion layer mask on the portion where the substrate mask is removed,
The thickness of the diffusion layer is reduced by etching while leaving the portion where the mask for the diffusion layer is overlaid, thereby making the portion of the diffusion layer left by the mask for the diffusion layer a first diffusion region, A diffusion region forming step in which a portion where the thickness of the diffusion layer is reduced is a second diffusion region;
A method for producing a solar cell element, comprising: a diffusion layer mask removing step for removing the diffusion layer mask; and an electrode forming step for forming an electrode at a portion where the diffusion layer mask is removed.
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